Impacts de la condition physique sur les performances cognitives dans le vieillissement normal

IMPACTS DE LA CONDITION PHYSIQUE SUR LES PERFORMANCES COGNITIVES DANS LE VIEILLISSEMENT NORMAL

THÈSE PRÉSENTÉE

AU DÉPARTEMENT DE PSYCHOLOGIE EN VUE DE L'OBTENTION

DU GRADE DE PHILOSOPHIAE DOCTOR (PH.D.)

PAR

MÉLANIE RENAUD M.A.

Avertissement

La diffusion de cette thèse se fait dans le respect des droits de son auteur, qui a signé le formulaire Autorisation de reproduire et de diffuser un travail de recherche de cycles supérieurs (SDU-522 - Rév.01-2006). Cette autorisation stipule que «conformément à l'article 11 du Règlement no 8 des études de cycles supérieurs, [l'auteur] concède à l'Université du Québec à Montréal une licence non exclusive d'utilisation et de publication de la totalité ou d'une partie importante de [son] travail de recherche pour des fins pédagogiques et non commerciales. Plus précisément, [l'auteur] autorise l'Université du Québec à Montréal à reproduire, diffuser, prêter, distribuer ou vendre des copies de [son] travail de recherche à des fins non commerciales sur quelque support que ce soit, y compris l'Internet. Cette licence et cette autorisation n'entraînent pas une renonciation de [la] part [de l'auteur] à [ses] droits moraux ni à [ses] droits de propriété intellectuelle. Sauf entente contraire, [l'auteur] conserve la liberté de diffuser et de commercialiser ou non ce travail dont [il] possède un exemplaire.»

difficile de la page des remerciements. Non qu'exprimer ma gratitude envers les personnes en qui j'ai trouvé un soutien soit contre ma nature, bien au contraire! La difficulté repose plutôt dans le fait de n'oublier personne. C'est pourquoi, je remercie par avance ceux dont le nom n'apparaît pas dans ces pages et qui m'ont aidé d'une manière ou d'une autre. Ils se reconnaîtront. Pour les autres, ils se reconnaîtront aussI. ..

J'aimerais donc tout d'abord remercier mon directeur de thèse, Louis Bherer, pour m'avoir accueillie au sein de son laboratoire. Dès nos premières rencontres, il

s'est montré ouvert et disponible et je le remercie de m'avoir pennis de poursuivre mes objectifs académiques et professionnels. Il a toujours montré beaucoup d'enthousiasme face à ma thématique de thèse et il a su me laisser la liberté nécessaire à l'accomplissement de mes travaux, tout en y gardant un œil critique et avisé. Je lui suis également reconnaissante pour sa patience et ses nombreux encouragements qui m'ont permis de mûrir ce projet de recherche et de le mener à terme. Je le remercie de m'avoir accordé sa confiance face au défi que représentait cette thèse, cette confiance ayant été un moteur très important de ma réussite. J'aimerais lui témoigner ici une profonde gratitude. Plus qu'un directeur ou même un collègue, je crois avoir trouvé en lui un ami qui m'a aidé aussi bien dans le travail que dans la vie lorsque j'en avais besoin.

Merci aussI à tous les membres du LESCA (sans ordre d'importance), Nicolas Berryman, Aurélia Bugaïska, Nathalie Castonguay, Laurence Crépeau­ Desjardins, Olivier Dupuy, Émilie de Tourney-Jetté, Christine Gagnon, Véronique Labelle, Francis Langlois, Maude Laguë-Beauvais, Maxime Lussier, Joëlle Lyrette et Saïd Mekary qui ont su apporter chaleur humaine et réconfort dans les moments

mes travaux de recherche de manière très agréable. Merci aussi à Guillaume Boussardon, Thierno Diallo, Laëtitia Hal1er, Delphine Middermacht, Martine Vézina, Julie Brunet et François Maquestiaux pour leur collaboration aux études. J'aimerais également remercier Peter Scherzer et Isabelle Rouleau qui ont été des personnes ressources autant du point de vue clinique qu'académique au cours de cette longue aventure. Ils ont toujours montré de l'intérêt pour mon cheminement et répondu à mes sollicitations lorsque le besoin se faisait sentir. J'espère que cette thèse sera un remerciement suffisant au soutien et à la confiance sans cesse renouvelée dont ils ont fait preuve à mon égard.

Finalement, j'aimerais remercier tous mes amis doctorants (et non doctorants) qui ont rendu ces dernières années plus agréables par leur présence, leur humour, leur ouverture d'esprit, leur grande capacité d'écoute et leur soutien indispensable. Un merci particulier à Marie-Josée Caron, Sarah Lippé, Véronique Desrochers, Simon Charbonneau, François Paquet et Philippe ü'keefe. Je remercie aussi mes parents qui m'ont incitée à poursuivre mes études, et qui m'ont soutenue et encouragée sans relâche. Enfin, je dédie un merci tout spécial à mon amoureux pour son soutien moral et affectif sans limite.

Toutes ces personnes ont été présentes pour écarter les doutes, soigner les blessures et partager les joies. Cette thèse est un peu la leur aussi.

LISTE DES ABBRÉVIATIONS ix

LISTE DES ANNEXES x

RÉSUMÉ xi INTRODUCTION 1 CHAPITRE l SYN'THÈSE 5 1.1 Résumé 7 1. 2 Introduction 8 1.3 Le vieillissement cognitif 10

1.4 Mesures de la condition physique et vieillissement normal 12 1.5 Condition physique et vieillissement cognitif 13 1.6 Peut-on améliorer la vitalité cognitive des aînés par l'activité physique? ... 17 1.7 Effets neurobiologiques de l'activité physique 20

1.8 Conclusion 23 1.9 Références 25 CHAPITRE II CONTEXTE EXPÉRIMENTAL 32 2.1 Questions de recherche 33 2.2 Objectifs 36 2.2.1 Première étude 36 2.2.2 Deuxième étude 37

PREMIÈRE ÉTUDE 39 3.1 Abstract 41 3.2 Introduction 42 3.3 Method 46 3.4 Results 49 3.5 Discussion 53 3.6 References 58 CHAPITRE IV DEUXIÈME ÉTUDE 69 4.1 Abstract 71 4.2 Introduction 72 4.3 Method 76 4.4 Results 81 4.5 Discussion 90 4.6 References 95 CHAPITRE V ÉPREUVES NEUROPSYCHOLOGIQUES 108 5.1 Études transversales 109 5.2 Études longitudinales 111 5.3 Études d'intervention 112

5.4 Descriptions des épreuves neuropsycho1ogiques 115

5.5 Première étude 119

5.5.2 Résultats 119 5.5.3 Discussion 123 5.6 Deuxième étude 124 5.6.1 Participants 124 5.6.2 Résultats 124 5.6.3 Discussion 130 5.7 Conclusion 131 CHAPITRE VI DISCUSSION GÉNÉRALE 133 6.1 Première étude 134 6.2 Deuxième étude 137 6.3 Apport de la thèse 140 6.4 Implications cliniques 146 6.5 Recherches futures 147 CONCLUSION 149 RÉFÉRENCES 150 ANNEXES 157

DEUXIÈME ÉTUDE

Table 1 Participant's baseline characteristics as a function of baseline fitness level ... 101 ÉPREUVES NEUROPSYCHOLOGIQUES

Tableau 1 Moyennes et écart-types (entre parenthèses) des résultats aux épreuves neuropsycho1ogiques pour les personnes âgées en moins bonne forme et en meilleure forme physique en fonction du groupe d'âge 122 Tableau 2 Moyennes et écart-types (entre parenthèses) des résultats aux épreuves neuropsycho1ogiques pour les personnes âgées du groupe contrôle et du groupe entraînement en fonction du niveau de base de la condition

Figure 1 Adjusted means for initiation time (ms) in the low fit and the high fit groups as a function of PI for each duration condition 67 Figure 2 Adjusted means for time (ms) for the low fit and the high fit group as a

function of Age groups 68

DEUXIÈME ÉTUDE

Figure 1 Mean V02max estimate (A) and time to walk the one-mile distance (8) in the Rockport one-mile test in the control and the training groups at pre-test

and post-test sessions 103

Figure 2 Mean initiation time (ms) in the simple and the choice RT tasks in the

training and the control groups 104

Figure 3 Mean initiation time (ms) in the simple RT tasks as a function of preparatory intervals and baseline fitness level in the training and the control groups at pre-test (solid line) and post-test (dashed line) 105 Figure 4 Mean initiation time (ms) in the choice RT task in the low fit (A) and the high fit groups (B), as a function of preparatory intervals at pre-test (solid

line) and post-test (dashed line) 106

Figure 5 Mean execution time (ms) in the short and the long duration conditions in the control and the training groups at pre-test and post-test sessions ... 107 ÉPREUVESNEUROPSYCHOLOGIQUES

Figure 1 Nombres d'items complétés en 120 secondes au sous-test de Substitution ... 126 Figure 2 Résultats aux condition d'interférence et de flexibilité de la tâche de Stroop ... 128

V0₂max : volume maximal d'oxygène qu'un humain peut consommer par unité de temps (minutes) lors d'un test incrémenté maximal.

En anglais: RT: reaction time

PI: preparatory interval

V02max: maximum capacity of an individual's body to transport and utilize

oxygen during incremental exercise. CNV: contingent negative variation

BDNF: brain derived neurotrophic factor VBM: voxel-based morphometric MMSE: mini-mental state examination CVLT: Califomia verbal leaming test RAVLT: Rey auditory verballeaming test

ANNEXE 2 Résultats détaillés à la tâche de préparation à répondre de la première

ANNEXE 3 Résultats détaillés à la tâche de préparation à répondre de la deuxième

étude présentée au Chapitre 3 161

étude présentée au Chapitre 4 165

ANNEXE 4 Fonnulaires de consentement 169

ANNEXE 5 Approbation scientifique et éthique 186 ANNEXE 6 Preuves de soumission des articles 189

Greenough, 2004). Des études transversales suggèrent que la condition cardiorespiratoire est associée à de meilleures performances cognitives chez les aînés, plus précisément aux tests mesurant l'attention et les fonctions exécutives. De plus, les études d'intervention, dans lesquelles des personnes âgées plutôt inactives participent à un programme d'exercices réguliers à une intensité suffisante pour augmenter leur niveau de condition physique, ont également permis de confirmer la relation entre le niveau de condition physique et la vitalité cognitive (voir Col combe & Kramer, 2003). Toutefois, bien que ces études tendent à démontrer que les bienfaits de la condition physique sur la cognition sont plus marqués dans le domaine de l'attention et des fonctions exécutives, il demeure difficile de préciser la nature des mécanismes cognitifs (inhibition, activation, alternance, préparation, etc.) qui s'améliorent le plus avec la condition physique.

L'objectif de la première étude de cette thèse était de comparer les performances cognitives de personnes âgées en bonne santé présentant différents niveaux de condition physique. Dans cette étude transversale, 110 participants ont complété un test de marche (Rockport one-mile, Kline et al., 1987), ainsi qu'une tâche informatisée de préparation à répondre et une batterie de tests neuropsychologiques visant à mesurer la vitesse psychomotrice, l'attention, les fonctions exécutives et la mémoire, afin d'évaluer la relation entre la condition physique et les performances cognitives. Ces personnes ont par la suite été séparées en deux groupes selon leur niveau de condition physique, évalué au moyen du test de marche (Rockport one-mile, Kline et al., 1987) qui permettait d'estimer leur capacité cardiorespiratoire. Dans chacun des groupes, les personnes âgées de 60 à 69 ans ont été comparé à celles âgées de 70 à 79 ans, afin d'évaluer la relation entre la santé cardiorespiratoire et la cognition en fonction de l'âge des participants. Les résultats de cette étude ont montré que les participants âgés présentant une meilleure condition physique avaient de meilleures capacités à développer rapidement un état préparatoire optimal et étaient capables de maintenir un niveau de préparation plus élevé pour de plus longues périodes de temps. De plus, une interaction significative entre l'âge et la condition physique dans les temps d'exécution, a montré que les participants en moins bonne forme physique plus âgés (70-79) étaient plus lents que les individus avec une meilleure condition physique. Ce dernier résultat suggère que la condition physique pourrait avoir un effet protecteur sur le ralentissement relié à l'âge souvent observé dans l'exécution de réponses motrices.

Dans la seconde étude, qui était une étude d'intervention, 50 personnes âgées sédentaires ont été assignées à un groupe d'entraînement physique ou à un groupe témoin. Le principal objectif de cette seconde étude était de préciser les effets d'un programme d'entraînement physique adapté aux besoins des aînés sédentaires sur leurs performances cognitives. Un groupe de 25 personnes âgées a pris part au programme d'entraînement physique de trois mois, à raison d'une heure, trois fois par semaine. Les mesures neuropsychologiques et expérimentales utilisées dans la première étude ont été administrées au début et à la fin du programme d'entraînement physique. Les résultats ont montré une amélioration significative des capacités cardiorespiratoires après l'entraînement (V02max estimé à l'aide du test de marche du Rockport one-mile, Kline et al., 1987). Cette amélioration n'a pas été observée chez un groupe contrôle n'ayant pas participé à l'entraînement. Les personnes du groupe entraîné montraient également une amélioration significative dans les épreuves cognitives faisant appel aux fonctions exécutives et au contrôle attentionnel (Stroop, Tour de Londres, tâche de préparation à répondre).

Les résultats de ces deux études appuient 1'hypothèse selon laquelle les performances cognitives des aînés peuvent être maintenues et même améliorées par la condition physique. Plus spécifiquement, les bienfaits de la condition physique sur la cognition sont plus marqués sur les fonctions exécutives. De plus, les données originales des deux études suggèrent que les mécanismes de contrôle attentionnel qui supportent la préparation temporelle sont sensibles au niveau de condition physique des personnes âgées et peuvent également être améliorés à la suite d'un programme d'exercices physiques.

Mots clés: Condition physique, Fonctions exécutives, Contrôle attentionnel, Préparation à répondre, Vieillissement normal

système de santé canadien (Hogan, 2001).

Le vieillissement s'accompagne de changements importants au niveau du système nerveux central, entraînant dans plusieurs cas, un déclin cognitif. Ce vieillissement cognitif peut avoir un impact majeur sur la qualité de vie et le bien-être des personnes âgées en provoquant une perte d'autonomie, une baisse de confiance en soi ou du sentiment de compétence et une baisse progressive des interactions sociales. Les études conduites avec les aînés ont permis d'observer que le vieillissement cognitif est hétérogène, et que même si plusieurs fonctions cognitives sont atteintes chez les aînés, elles ne sont pas touchées également par le vieillissement. Certaines fonctions cognitives (mémoire à court terme, vitesse de traitement, attention, capacités visuo­ spatiales) sont sensibles aux effets du vieillissement et des études suggèrent que les fonctions exécutives sont les plus sensibles à l'avancée en âge (Bherer, Belleville, &

Hudon, 2004). Les fonctions exécutives réfèrent aux mécanismes mentaux qui contrôlent notre fonctionnement intellectuel en nous permettant de nous adapter à une situation nouvelle où plusieurs stimuli concurrents engendrent des actions multiples et conflictuelles. Le déclin plus marqué des fonctions exécutives semble associé à des changements neurologiques et neuroanatomiques, puisque les régions préfrontales du cortex cérébral, associées aux fonctions exécutives (Stuss, Shallice, Alexander, &

Pieton, 1995), montrent des changements précoces avec l'âge (Raz, 2000).

Ceci a amené les chercheurs à s'intéresser aux facteurs qui peuvent moduler le vieillissement en jouant un rôle déterminant sur la vitalité cognitive des personnes

âgées. Parmi ces facteurs, la pratique régulière d'une activité physique semble associée à de meilleures performances cognitives chez les aînés. Par exemple, les personnes âgées qui pratiquent régulièrement une activité physique ont de meilleures performances dans les épreuves impliquant un processus de décision, la mémoire et la résolution de problèmes (Etnier et aL, 1997). De plus, dans une étude d'intervention, Kramer et al., (1999) ont montré qu'un entraînement physique (cardiorespiratoire) améliore la cognition des aînés sédentaires et que cette amélioration est plus marquée dans les tâches mesurant les fonctions exécutives. Les auteurs rapportent également une corrélation directe entre une meilleure santé cardiorespiratoire et la performance aux mesures des fonctions exécutives. Cette relation positive entre la santé cardiorespiratoire et la performance aux tâches exécutives a également été confirmée dans une méta­ analyse incluant 18 études d'entraînement physique avec des personnes âgées de 60 ans et plus (Col combe & Kramer, 2003).

Même si les études entreprises jusqu'à maintenant suggèrent que ce sont les fonctions exécutives qui bénéficient le plus d'une bonne condition physique, elles comportent certaines limites, puisqu'elles ne permettent pas de préciser la nature des mécanismes (inhibition, activation, alternance, préparation, etc.) qui s'améliorent le plus avec la condition physique. Une explication possible est que les études antérieures n'ont pas pris position concernant l'approche théorique supportant leurs hypothèses de travail. En fait, on peut identifier différentes approches dans l'étude des fonctions exécutives (Royall et al., 2002; Godefroy, Jeannerod, Allain, & Le Gall, 2008). Une d'entre elles postule l'existence d'une organisation hiérarchisée du système cognitif sous la dépendance d'un système de contrôle central. Les fonctions exécutives sont alors considérées comme des processus cognitifs supérieurs tels l'abstraction, le jugement ou la résolution de problème. Une autre, préfère parler de contrôle cognitif ou contrôle exécutif. Dans cette perspective, le fonctionnement exécutif repose sur des processus relativement élémentaires qui contrôlent l'exécution des activités cognitives complexes,

perspective, Stuss et al. (2002) proposent un fractionnement du fonctionnement exécutif en mécanismes élémentaires (activation, sélection, maintien, inhibition, contrôle) supportés par des régions frontales distinctes, qui gouvernent la sélection et l'exécution des processus cognitifs supérieurs (mémoire, langage). Cette approche du contrôle exécutif sera celle préconisée dans ce travail de thèse afin d'évaluer s'il est possible d'appréhender le rôle de la condition physique sur les mécanismes élémentaires du contrôle exécutif. L'approche proposée par Stuss et al. (2002) a été étayée sur le plan expérimental et clinique en s'appuyant sur des données obtenues avec des tâches de temps de réaction simple ou complexe auprès de patients présentant des lésions circonscrites des lobes frontaux. Cette approche apparaît particulièrement intéressante car elle permet une analyse des processus exécutifs impliqués dans diverses tâches. Des études suggèrent que les mécanismes élémentaires, tel que décrit par Stuss et al. (2002), ne sont pas tous affectés de la même façon par le vieillissement normal (Bherer, Belleville & Hudon, 2004). Il est donc possible que toutes les formes de contrôle exécutif ne répondent pas de la même façon à l'exercice physique.

Cette thèse a donc pour objectif d'essayer de mieux comprendre le lien entre une bonne condition physique, une amélioration de la santé cardiorespiratoire et de meilleures performances cognitives chez les aînés. Dans cette optique, le premier chapitre de cet ouvrage sera consacré à une revue de la littérature sur le sujet. Suivra les questions de recherche ayant motivé les deux études rapportées dans la thèse (Chapitre 2). Les deux études seront ensuite présentées sous forme de chapitres distincts, soit la première étude (Chapitre 3) dans laquelle ont été comparées les performances cognitives de personnes âgées présentant différents niveaux de condition physique et la seconde étude (Chapitre 4) qui relate les effets d'un programme d'entraînement physique adapté aux besoins des aînés sédentaires sur leurs performances cognitives. Les résultats aux tests neuropsychologiques des deux études feront l'objet d'un chapitre indépendant

(Chapitre 5). Tous les résultats seront finalement discutés en lien avec la littérature existante (Chapitre 6).

CHAPITRE 1 : Synthèse

Référence: Renaud, M., & Bherer, L. (2005). L'impact de la condition physique sur le vieillissement cognitif. Psychologie et Neuropsychiatrie du Vieillissement, 3(3), 199­ 206.

L'impact de la condition physique sur le vieillissement cognitif

Mélanie Renaud & Louis Bherer

Centre de recherche, Institut Universitaire de Gériatrie de Montréal Département de Psychologie, Université du Québec à Montréal

Mots clés: Activité physique, Condition physique, Cognition, Fonctions exécutives, Vieillissement.

Adresse de correspondance : Louis Bherer, Ph.D

Département de psychologie

Université du Québec à Montréal (UQÀM) C.P. 8888 succursale Centre-ville

Montréal (Québec) H3C 3P8 CANADA

Tél.: 514-987-3000 poste 1944 Télécopie: 514-987-7953 Courriel: bherer.louis il ,uqam.ca

Le vieillissement, même normal, s'accompagne de changements importants au niveau du système nerveux central, ce qui entraîne dans plusieurs cas, un déclin cognitif. Plusieurs facteurs semblent toutefois moduler l'effet du vieillissement sur la cognition. Par exemple, les personnes âgées qui pratiquent régulièrement une activité physique ont de meilleures performances dans les épreuves impliquant un processus de décision, la mémoire et la résolution de problèmes. Cet at1icle vise à donner un aperçu des résultats les plus probants quant à l'effet bénéfique de la condition physique sur le vieillissement cognitif. Les études dans ce domaine ont permis de vérifier le lien entre une bonne condition physique et de meilleures performances dans de nombreuses tâches cognitives, avec un effet plus marqué dans les tâches faisant appel aux fonctions exécutives. L'entraînement physique pourrait donc être un moyen efficace d'améliorer et de maintenir la vitalité cognitive des personnes âgées.

Introduction

La population mondiale connaît actuellement un vieillissement accéléré.

Globalement, les personnes âgées de 65 ans et plus représentaient 5.2 % de la population mondiale en 1950,6.9 % en 2000 et on estime qu'elles représenteront 15.6 % des êtres humains de la planète en 2050. On constate qu'à ce rythme, la population de gens âgés de 60 ans et plus augmentera environ 3.5 fois plus rapidement que la population totale (United Nations, 2004). Évidemment, les conséquences sociales et économiques d'une telle transition démographique sont majeures, notamment en ce qui concerne les dépenses liées à la santé, puisque le vieillissement normal entraîne de nombreux changements sur le plan physique et physiologique. Au début des années 1990, aux États-Unis, on répertoriait environ 80% des personnes âgés de plus de 65 ans qui présentaient un et parfois même plusieurs problèmes de santé physique (Pescatello & DiPietro, 1993). Toutefois, les études récentes suggèrent que les conséquences négatives qu'entraîne le vieillissement chronologique pourraient être diminuées, puisque la

détérioration des fonctions et structures physiologiques observée lors du vieillissement peut résulter en partie de l'inactivité physique. En effet, depuis plusieurs décennies, les études épidémiologiques ont montré qu'un niveau élevé d'activité physique était associé à une plus grande longévité et à une réduction des risques de maladies cardiovasculaires (Blair et al., 1998; Paffenbarger & Hale, 1975; Paffenbarger, Wing, & Hyde, 1978). En plus d'améliorer la santé cardiorespiratoire, la pratique régulière d'une activité physique réduit l'incidence des maladies liées à l'âge, telles les maladies coronariennes, le

1995; Cotman & Engesser-Cesar, 2002). L'activité physique prévient donc l'apparition d'un certain nombre de phénomènes préjudiciables associées au vieillissement et génère chez les personnes âgés, un mieux-être physique accompagné, sur le plan

psychologique, d'un sentiment de satisfaction.

La condition physique semble également jouer un rôle important sur le

fonctionnement cognitif, un autre aspect central de la qualité de vie et du bien-être des personnes âgées. L'effet délétère du vieillissement sur les fonctions cognitives a été largement étudié au cours des dernières décennies. Les études récentes ont montré que tous les individus ne sont pas affectés de la même façon par l'âge et que celtaines personnes bénéficient d'une vitalité cognitive impressionnante, même à un âge très avancé (chez les plus de 90 ans, Silver, Jilinskaia, & Peris, 200 l). Ceci a amené les chercheurs à s'intéresser aux facteurs qui semblent moduler le vieillissement enjouant un rôle déterminant sur la vitalité cognitive des personnes âgées. Parmi ces facteurs, la pratique régulière d'une activité physique semble associée à de meilleures performances cognitives chez les personnes âgées. Plus récemment, des programmes d'intervention ont été proposés pour améliorer la condition physique des personnes âgées dans le but d'augmenter leur vitalité cognitive (Colcombe & Kramer, 2003). Plusieurs de ces études ont montré des résultats intéressants qui suggèrent que l'exercice physique aurait un réel impact sur le vieillissement cognitif. Cet article vise à mettre en lumière les résultats les plus concluants issus de cette approche, afin de mieux comprendre les déterminants du

vieillissement cognitif. Dans un premier temps, seront présentés les principaux résultats des études épidémiologiques et transversales qui ont permis d'établir une relation entre la condition physique et le vieillissement cognitif. Ensuite, nous aborderons les études d'intervention dans lesquelles des participants âgés s'engagent dans un programme d'entraînement physique en vue d'améliorer leur fonction cardiorespiratoire ainsi que leur fonctionnement cognitif. Enfin, nous traiterons brièvement des études animales qui tentent de mieux comprendre les effets du conditionnement physique sur le système nerveux central.

Le vieillissement cognitif

L'avancée en âge entraîne le plus souvent de nombreux changements sur le plan cognitif. Cependant, toutes les fonctions cognitives ne sont pas également affectées au cours du vieillissement. On s'entend généralement pour considérer que les opérations mentales cristallisées, qui s'appuient sur les connaissances générales acquises au fil des années sont relativement maintenues. En revanche, les habiletés mentales dites fluides, qui s'appuient davantage sur des processus cognitifs (mémoire, attention, vitesse de traitement) sont fortement touchées et de façon plus précoce (Park & Gutchess, 2002). Dans les études transversales, qui comparent de jeunes adultes à des personnes âgées (65 ans et plus), l'attention soutenue ou la vigilance est parfois réduite chez les personnes âgées. L'attention sélective, souvent évaluée par la capacité de trouver une cible parmi des distracteurs (e.g. recherche visuelle) est également diminuée chez les personnes âgées. L'attention divisée, nécessaire à l'accomplissement de tâches concurrentes (e.g.

l'avancée en âge. De plus, la mémoire est une fonction cognitive qui décline avec l'âge selon la plupart des études. Le rappel d'information immédiat ou à très court terme diminue. En ce qui a trait à la mémoire à long terme, il semble que la mémoire explicite, plus précisément le rappel volontaire de nouvelles informations, soit davantage touché que le rappel implicite, par la reconnaissance d'une information familière par exemple. Donc les personnes âgées éprouveraient des difficultés àretrouver l'information apprise. Les données empiriques montrent également que les fonctions cognitives supérieures sont touchées, telles que les habiletés arithmétiques et de résolution de problèmes. Enfin, on associe souvent le vieillissement à une diminution des fonctions exécutives, qui réfère à l'habileté à s'ajuster à une situation nouvelle ou peu familière et qui repose sur des mécanismes cognitifs élémentaires par lesquels nous exerçons un contrôle sur notre cognition. Parmi ces mécanismes exécutifs, l'inhibition, le transfert attentionnel et la préparation à répondre sont particulièrement sensibles au vieillissement normal (Bherer & Belleville, 2004).

De plus en plus d'études suggèrent qu'un bon nombre de facteurs peuvent moduler le vieillissement cognitif (Kramer, Bherer, Colcombe, Dong, & Greenough, 2004). Parmi ces facteurs, la condition physique des individus joue un rôle majeur. En effet, des études épidémiologiques impliquant un grand nombre de participants ont souvent rapporté une corrélation positive entre la condition physique des individus et leur vitalité sur le plan cognitif (Barnes, Yaffe, Satariano, & Tager, 2003), plus

spécifiquement sur les mesures d'attention et des fonctions exécutives. Les études longitudinales et les études d'intervention suggèrent également qu'une bonne condition physique aurait un impact positif sur la performance cognitive des personnes âgées. Avant d'aborder plus en détails ces études, il importe de s'attarder aux méthodes pour évaluer et quantifier la condition physique des personnes âgées.

Mesures de la condition physique et vieillissement normal

Il existe une grande variété de méthodes et de critères pour déterminer le niveau de condition physique des personnes âgées. Certaines études ont utilisé des

questionnaires dans lesquels les participants doivent énumérer les activités physiques qu'ils pratiquent et leur fréquence, ou rapporter leur niveau de participation à des exercices prédéterminés. Une limite importante de cette approche est que ce type de mesure auto-rapportée peut souvent être biaisé par l'attitude des répondants qui ont, le plus souvent, une propension à surestimer le nombre d'heures passées à pratiquer une activité physique. D'autres études ont utilisé des mesures directes de la condition physique, comme le V02max. Le V02max est la quantité maximale d'oxygène qu'un individu est capable de consommer en une minute. Le V02max peut être mesuré

directement à l'aide d'appareils d'analyse des gaz expirés lors d'un exercice soutenu ou, plus fréquemment, estimé à partir des indices de performances et des réponses

physiologiques lors d'un exercice physique (e.g., test de Rockport 1-mile, Kline et al., 1987). L'oxygène étant le comburant indispensable pour le fonctionnement de la voie métabolique aérobie (Préfaut, Fabre, & Masse-Biron, 1998), le V02max est un des

cardiovasculaire procure une information précise sur la relation entre l'activité physique et les fonctions cognitives, parce qu'elle est largement déterminée par les habitudes d'activité physique et qu'elle est basée sur des mesures physiologiques objectives.

Certains travaux concernant l'évolution de l'aptitude physique aérobie en

fonction de l'âge ont mis en évidence une diminution de 10 % du V02max par décennie

à partir de 25 ans (Hawkins & Wiswell, 2003; Heath, Hagberg, Ehsani, & Holloszy, 1981). Toutefois, il semblerait qu'à quantité et intensité égale d'entraînement chez de

jeunes athlètes (âge moyen 22 ans) et des vétérans (âge moyen 60 _{ans), le V02max des}

vétérans n'était que de 15 % inférieur à celui des jeunes athlètes, mais il était deux fois

supérieur à celui d'un groupe de personnes âges sédentaires étudié parallèlement (Heath, 1981). _{Ainsi le déclin du V02max associé à l'âge dépendrait du niveau d'activité}

physique de l'individu. Il semblerait qu'une baisse de 10 % par décennie soit le reflet du

déclin touchant la plupart des individus tous niveaux d'activité confondus, c'est-à-dire les athlètes, les gens actifs et les sédentaires.

Condition physique et vieillissement cognitif

Les études qui se sont intéressées à la relation entre la condition physique et les performances cognitives des personnes âgées suggèrent qu'un régime d'exercice durant toute une vie peut engendrer une facilitation de certains aspects de la cognition. Les premières évidences empiriques proviennent des études transversales qui ont comparé

cardiorespiratoire. Spirduso (1975) a comparé les performances de joueurs Geunes et âgés) de sports de raquette ou de handball à celles de personnes inactives ou sédentaires, à des tâches de temps de réaction simple et de choix. L'auteur a observé que le temps de décision et de production de la réponse était plus rapide chez les sportifs que chez les sédentaires. De plus, dans la tâche de temps de réaction simple, les performances (temps de décision) des personnes âgées sportives étaient comparables à celles des jeunes sédentaires. De même, en comparant les performances de personnes âgées (55 à 91 ans) en bonne forme physique à celles de sédentaires dans des tâches de temps de réaction simple et de choix, Clarkson-Smith & Hartley (1989) ont montré que les personnes âgées en bonne condition physique répondaient plus rapidement. En outre, les auteurs ont observé que les performances des personnes sédentaires étaient plus sensibles à la difficulté de la tâche (augmentation des latences de réponses en fonction du nombre de choix de réponse). Clarkson-Smith et Hartley ont également observé des performances supérieures chez les gens actifs dans différentes tâches de mémoire de travail (empan de lettres, empan de mots). Pour leur part, Abourezk & Toole (1995) ont comparé deux groupes de femmes dans la soixantaine avancée. Un groupe était composé de personnes pratiquant la marche, l'aérobie ou la danse, et l'autre groupe effectuait des étirements et des exercices de souplesse de façon régulière. Les performances des deux groupes étaient équivalentes pour le temps de réaction simple mais à l'avantage des femmes actives pour le temps de réaction de choix. Shay & Roth (1992) quant à eux, ont observé une meilleure performance des personnes âgées actives dans certaines tâches visuelles

personnes en bonne santé physique aux épreuves de temps de réaction pourrait s'expliquer en partie par de meilleurs processus de préparation à répondre. En effet, Hillman, Weiss, Hagberg, & Hatfield (2002) ont récemment comparé les réponses électrophysiologiques de types potentiels évoqués cognitifs chez les personnes âgées et jeunes en bonne santé physique et sédentaires lors d'une tâche de discrimination visuelle

avec composante motrice. Les auteurs ont mis en évidence, chez les personnes jeunes et âgées en bonne condition physique une amplitude réduite de la CNV (contingent

negative variation), un marqueur électrophysiologique de la préparation, ce qui suggère une économie de ressources cognitives associées à la préparation d'une réponse

psychomotrice.

La relation entre la condition physique et le fonctionnement cognitif a également été observée dans les études longitudinales. Bames et al. (2003) ont étudié 349

participants âgés de 65 ans et plus, physiquement actifs, qu'ils ont divisé en trois

groupes selon le niveau initial de VÛ2max, évalués à un temps fixe et 6 ans plus tard. Ils ont administré à toutes les personnes une batterie de tests neuropsychologiques (mini­ mental state examination (MM SE), trail making test partie B, épreuve de Stroop, sous­ test de Substitution de la WAIS-III, California verballearning test (CVLT) et épreuve de fluidité verbale). Les auteurs ont observé que la condition cardiorespiratoire au début de l'étude était associée de façon positive à de meilleures performances aux tests

ans. Plus précisément, les personnes les plus en forme ont obtenu de meilleurs résultats pour les tests faisant appel aux fonctions exécutives (trai! making test partie B, épreuve de Stroop, sous-test de Substitution) et à la mémoire à court terme (rappel immédiat du CVLT). Dans une autre étude incluant 5925 femmes, (Yaffe, Barnes, Nevitt, Lui, &

Covinsky, 2001) ont démontré que les femmes présentant un plus haut niveau d'activité physique étaient moins sujettes au déclin cognitif, évalué à l'aide du MMSE, lors d'un suivi de 6 et 8 ans.

En résumé, il semble qu'une bonne condition physique pourrait compenser en partie le ralentissement observé dans les épreuves de temps de réaction chez les personnes âgées saines et que l'avantage des personnes en bonne condition physique pourrait être associé à une meilleure préservation des processus de préparation à répondre. De plus, un bon niveau de condition physique serait associé à de meilleures performances dans des tâches faisant appel à différentes composantes des fonctions exécutives, telles l'inhibition, la flexibilité mentale et la vitesse psychomotrice, ainsi que dans les épreuves attentionnelles. Les résultats des études transversales suggèrent donc qu'un lien direct existe entre la santé cardiorespiratoire et la vitalité cognitive des

personnes âgées. Toutefois, de tels résultats ne permettent pas de conclure en l'existence d'un lien causal entre l'activité physique et les fonctions cognitives. Il est toujours possible que les gens qui ont un fonctionnement cognitif plus élevé soient ceux qui restent plus actifs. Les effets positifs de ces études transversales pourraient, notamment, refléter une prédisposition génétique des personnes en forme pour les réponses rapides

la mise en évidence d'un lien causal entre la condition physique et la performance cognitive constituerait une démonstration convaincante que l'augmentation des

capacités cardiorespiratoires constitue un moyen efficace d'améliorer les performances cognitives des personnes âgées.

Peut-on améliorer la vitalité cognitive des aînés par l'activité physique? Les études d'intervention, dans lesquelles des personnes âgées physiquement inactives bénéficient d'un programme d'exercice régulier avec une intensité suffisante pour augmenter significativement leur niveau de condition physique, ont confirmé l'existence d'une relation positive entre le niveau de condition physique et la vitalité cognitive. La majeure partie de cette littérature porte sur l'effet des exercices aérobies comme la marche, le jogging léger, la course, le vélo stationnaire ou la danse. En général, les auteurs sélectionnent des participants dans la communauté qui sont relativement en bonne santé pour leur âge, mais plutôt inactifs, et les assignent

aléatoirement à un groupe d'entraînement ou à un groupe contrôle qui ne reçoit aucun traitement ou qui participe à des activités ne conduisant pas à une amélioration des fonctions cardiorespiratoires. La majorité des études d'intervention utilise une mesure d'absorption d'oxygène pour déterminer le niveau initial de la condition physique et ainsi quantifier l'amélioration observée au niveau de la santé cardiorespiratoire.

Dans le domaine de l'attention, des fonctions exécutives et de la vitesse de traitement (paradigme de temps de réaction), Dustman et al. (1984) ont entraîné (marche

rapide, jogging léger) 13 sujets, 3 fois par semaine pendant 4 mois, et ont comparé leurs performances cognitives à celles d'un groupe contrôle non-aérobie (flexibilité et

étirement) et d'un groupe sans entraînement, à l'aide de différents tests. Ils ont observé une augmentation de la fonction cardiorespiratoire chez les personnes entraînés.

L'entraînement aérobie était également associé à une amélioration significative de la vitesse psychomotrice (sous-test de Substitution), du temps de réaction simple et de l'inhibition (épreuve de Stroop). Toutefois, l'entraînement physique semblait avoir peu d'effet sur la mémoire à court terme mesurée par une épreuve d'empan de chiffres. L'entraînement physique a donc des effets robustes mais sélectifs sur la cognition avec des bénéfices marqués sur les processus de contrôle exécutif. Pour leur part, Rikli & Edwards (1991) ont effectué un programme d'intervention (marche rapide, danse aérobie) de 3 ans, 3 fois par semaine, avec des femmes âgées en moyenne de 70 ans. Leurs performances étaient comparées à celles d'un groupe contrôle n'ayant participé à aucun entraînement. Les auteurs ont montré une amélioration de la vitesse des réponses à la tâche de temps de réaction simple chez les personnes du groupe d'entraînement.

Quant aux fonctions exécutives, certaines études ont utilisé des tâches de type temps de réaction, mais qui permettaient d'isoler les composantes exécutives (e.g., comparer les performances en attention divisée versus simple dans la même tâche). Hawkins, Kramer, & Capaldi (1992) ont mis en place un programme d'entraînement aquatique de 10 semaines. Les personnes âgés du groupe entraînement ont montré une amélioration dans les composantes dîtes exécutives des tâches de flexibilité

exécutive des tâches, mesurant davantage la vitesse de traitement de l'information. De plus, l'effet plus marqué de l'entraînement sur les fonctions exécutives a été reproduit dans une étude plus récente. Kramer et al. (1999) ont comparé deux groupes de

participants âgés sédentaires qu'ils ont assignés aléatoirement à un programme d'aérobie (marche) et un groupe d'exercice non-aérobie (étirement). Ils ont observé que les

participants du groupe aérobie affichaient une amélioration des performances à plusieurs tâches cognitives et ce, davantage dans les composantes exécutives des tâches. Ces résultats ont été observés dans une variété de tâches sollicitant les mécanismes de contrôle exécutif, comme dans la tâche de compatibilité de réponse, le paradigme de transfert attentionnel (task switching) et le paradigme d'alTêt (Stop signal). De plus, les auteurs ont observé une corrélation directe entre l'amélioration de la santé

cardiorespiratoire (V02max) et la performance aux mesures des fonctions exécutives. Il semble donc qu'une intervention visant l'amélioration des fonctions

cardiorespiratoires entraîne de meilleures performances cognitives chez les personnes âgées et que les bénéfices soient plus marqués aux tests mesurant les fonctions

exécutives. C'est du moins ce que confirme une récente méta-analyse regroupant 18 études d'intervention chez des sujets âgés de 60 ans et plus (Colcombe & Kramer, 2003). De plus, dans cette étude, les auteurs ont démontré qu'une intervention est plus efficace si la population à l'étude est composée de plus de

50

% de femmes, si le programme d'entraînement combine à la fois entraînement cardiorespiratoire, force

musculaire et souplesse et dure plus de 30 minutes. Une intervention d'une durée de quelques mois seulement serait suffisante pour améliorer certaines fonctions cognitives déficitaires. Les résultats de cette méta-analyse mettent en évidence l'importance de prendre en compte le type d'entraînement utilisé dans les études, la durée de ces

entraînements et la possi bilité que les effets bénéfiques de l'entraînement diffèrent entre les hommes et les femmes. Les études futures nous permettront de mieux connaître l'impact de la condition physique sur la cognition en fonction des caractéristiques personnelles des individus (e.g. genre, style de vie, etc.).

Effets neurobiologiques de l'activité physique

Bien qu'un nombre croissant d'études suggère que l'activité physique ait un effet bénéfique sur la cognition humaine, on connaît encore mal son impact d'un point de vue neurobiologique. Les données provenant des études animales suggèrent qu'un exercice prolongé a des conséquences significatives, à long terme, sur les comportements et la plasticité neuronale. À titre d'exemple, plusieurs études ont rapportés que, chez les rats, le taux de certaines neurotrophines, telle BDNF (brain derived neurotrophic factor), augmente à la suite d'une période d'exercice prolongée (Gomez-Pinilla, Dao, & So, 1997; Gomez-Pinilla, So, & Kesslak, 1998; Neeper, Gomez-Pinilla, Choi, & Cotman, 1995; Russo-Neustadt, Ha, Ramirez, & Kesslak, 2001). Cette régulation à la hausse du BDNF, combinée à la plasticité vasculaire, engendrerait une synaptogenèse et une neurogenèse dans les régions du cerveau où on retrouve généralement peu de prolifération neuronale (Pencea, Bingaman, Wiegand, & Luskin, 2001). Une

(van Praag, Christie, Sejnowski,

&

Gage, 1999) et du taux de prolifération neuronale dans le gyrus denté des rongeurs (van Praag, Kempennann, & Gage, 1999) a également été observée suite à un exercice physique. Il a aussi été montré que l'angiogenèse (formation de nouveaux capillaires sanguins à partir de vaisseaux sanguins existants) débute rapidement après le début d'un programme d'exercice volontaire (dans les 3 jours) et que cette croissance coïncide dans le temps avec un niveau élevé de la performance physique. De plus, l'angiogenèse est une conséquence naturelle d'une activité physique importante et de l'augmentation concomitante de l'activité neuronale.

À cet effet, Black, Isaacs, Anderson, Alcantara, & Greenough (1990) ont trouvé une augmentation de la densité capillaire dans le cervelet de rats s'exerçant sur une roue porteuse (running wheel). L'activité physique pourrait également avoir un effet direct sur les neurotransmetteurs. En effet, certains chercheurs ont observé qu'une

augmentation de la condition aérobie (engendrée par la course) augmente la capture de choline (précurseur de 1' acétylcholine) au ni veau cortical et favorise la densité des récepteurs de dopamine dans le cerveau de rats âgés (Fordyce & Farrar, 1991).

Enfin, sur le plan comportemental, plusieurs études ont rapporté que les animaux qui participaient à un régime d'exercice prolongé montraient des performances

significativement meilleures dans une variété de tâche d'apprentissage spatial (Anderson et al., 2000; Fordyce & Farrar, 1991; Fordyce & Wehner, 1993). Les recherches utilisant un modèle animal permettent donc d'établir des pistes d'investigation quant à l'effet de

l'exercice aérobie sur le cerveau humain à travers une variété de mécanismes cellulaires et moléculaires. Ainsi certains chercheurs ont proposé différentes hypothèses pour expliquer le lien entre la condition physique et la cognition chez l'homme, comme l'augmentation de la vascularisation des tissues du cerveau (Dustman et aL, 1990; Rogers, Meyer, & Mortel, 1990).

Chez l'homme, le développement récent des méthodes de neuro-imagerie permet d'envisager le mode d'action de l'activité physique sur le fonctionnement cérébral. Par exemple, les découvertes récentes utilisant l'approche "voxel-based morphometric" (VBM), qui permet une analyse détaillée des images du cerveau à haute résolution, montrent que les pertes de la substance grise et de la substance blanche liées à l'âge tendent à être plus élevées dans les régions frontales, préfrontales et temporales chez les personnes âgées (Coicombe et aL, 2003; Raz, 2000) et qu'un meilleur niveau de

condition cardiorespiratoire, mesuré à l'aide du V02max, est associé avec une perte réduite de la substance grise et de la substance blanche dans les aires touchées. Ainsi, la condition cardiorespiratoire aurait des effets significatifs sur les régions corticales qui sont fortement associées à l'intégrité des processus cognitifs qui supportent les fonctions exécutives. De tels résultats suggèrent que les effets complexes de l'amélioration et du maintien de la condition physique sur les structures et fonctions du cerveau pourraient jouer un rôle positif de défense contre les déclins cognitifs associés à l'âge (Colcombe et

À

la lumière des études récentes portant sur la condition physique des personnes âgées et le vieillissement cognitif, il s'avère évident que la pratique régulière d'une activité physique peut jouer un rôle crucial sur la vitalité cognitive des personnes âgées, en modulant le déclin de plusieurs fonctions. La relation positive entre la santé physique et la cognition, mise en lumière dans les études transversales, a récemment été

confirmée par plusieurs études d'intervention dans lesquelles les personnes âgées participaient à un programme d'entraînement aérobie. Évidemment, on pourrait argumenter que le contact social associé à ce type d'intervention puisse jouer un rôle dans l'amélioration des performances cognitives observées chez les personnes entraînées. Sans écarter totalement cette possibilité, il est important de noter que les études impliquant des groupes contrôles effectuant des exercices de souplesse et d'étirement (Kramer, 1999) ne montrent pas d'effets bénéfiques. Les critiques des études d'entraînement physique peuvent également souligner la possibilité d'un biais de sélection des participants. Il est évident que ce type d'étude attire le plus souvent des personnes ayant déjà un bon niveau de santé physique, car il s'agit de programme impliquant une participation active (le plus souvent 1 heure, 3 fois par semaine pendant plusieurs mois). Toutefois, indépendamment de leur niveau de santé, il semble crucial de proposer aux personnes âgées des activités d'entraînement physique qui permettent d'améliorer la santé cardiorespiratoire tout en étant suffisamment conviviales pour favoriser l'adhérence.

Remerciements

Les auteurs reçoivent l'appui

du

Fond de Recherche en Santé

du

Québec (FRSQ) (Chercheur boursier à Louis Bherer), de l'Université

du

Québec à Montréal (Bourse d'excellence à Mélanie Renaud) et

du

Réseau de Formation interdisciplinaire en Recherche en Santé et Vieillissement (Bourse de doctorat à Mélanie Renaud).

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Certains constats émergent de la présente revue de littérature et limitent la portée des résultats observés en ce qui a trait aux bienfaits de la condition physique sur la cognition des personnes âgées.

Dans les études impliquant des tâches de temps de réaction (TR), les résultats obtenus jusqu'à maintenant semblent intéressants pour différentes raisons. D'abord, parce que ces tâches sollicitent des habiletés fonctionnelles perceptivo-motrices, mais aussi, parce que les tâches de TR simple et de TR au choix reflètent, en partie, l'intégrité du système nerveux central. Or, les résultats des études rapportés dans le Chapitre 1 sont quelque peu contradictoires. Dans les études qui mettent en relation la condition physique et la performance des aînés aux tâches de TR, certains auteurs suggèrent que la condition physique devrait permettre une meilleure performance dans les tâches plus complexes, puisque celles-ci sollicitent davantage de processus cognitifs contrôlés ou exécutifs (e.g., prise de décision, sélection de la réponse). Ainsi, on devrait observer un avantage plus marqué d'une meilleure condition physique dans les tâches de type TR au choix plutôt que dans les tâches de TR simple. Hall, Smith, & Keele (2001) ont d'ailleurs émis cette hypothèse en suggérant que chez les personnes âgées, les tâches cognitivement plus complexes sont davantage touchées, et devraient par le fait même s'améliorer davantage que les tâches plus simples, en fonction du niveau d'activité physique de la personne. Toutefois, en ce qui à trait aux études transversales, Abourezk

& Toole (1995) seraient les seuls à avoir démontré un avantage des aînés actifs dans une tâche de TR au choix, en montrant des performances équivalentes pour les groupes actif et sédentaire dans la tâche de TR simple. Pour leur palt, Clarkson-Smith & Hartley (1989) et Spirduso (1975) ont montré de meilleurs résultats des personnes âgées actives à la fois dans des tâches de TR simple et de TR au choix. Les résultats des études d'intervention (Dustman et al., 1984; Rikli & Edwards, 1991) n'ont montré de meilleurs

résultats pour les aînés physiquement actifs que dans les tâches de TR simple. Étant donné la relation observée dans les études antérieures entre la condition physique et les performances aux tests exigeant du contrôle attentionnel, il est possible de penser que même si elles paraissent plus simples, les tâches de TR simple font appel à un processus attentionnel volontaire qui serait moins susceptible d'influencer la performance en condition de TR au choix, puisque dans les tâches de TR au choix la réponse n'est pas connue d'avance. Il est donc possi ble que les processus préparatoires pourraient jouer un rôle impoltant dans l'effet de la condition physique sur les performances aux tâches de TR simple. En effet, il est bien connu que les tâches de TR simple sont plus sensibles aux effets de la préparation à répondre que les tâches de TR au choix, et que la préparation à répondre est un aspect contrôlé de l'attention qui est très sensible au vieillissement normal (Bherer & Belleville, 2004).

D'un point de vue cognitif, la préparation à répondre correspond à l'habileté de préparer une réponse optimale à un stimulus futur. Par exemple, quand un conducteur attend que le feu de circulation tourne au vert, plus spécialement s'il est pressé, son pied sera de plus en plus prêt à appuyer sur l'accélérateur à mesure que le temps passe et que le feu de circulation est rouge. Expérimentalement, la préparation temporelle à été grandement étudiée à l'aide d'études manipulant la durée de la

«

période préparatoire» (joreperiod), qui correspond au temps écoulé entre un signal préparatoire et un stimulus auquel il faut répondre. Il a été démontré que lorsqu'une série d'intervalles préparatoires (IP) est aléatoirement présentée à pattir d'une distribution rectangulaire, tel que chacun des IP ont la même probabilité d'occurrence à chacun des essais, le temps de réaction sera plus lent pour des IP plus COUltS et plus rapide pour les IP plus longs. C'est ce que l'on appelle un effet d'IP variable (Niemi & Naatanen, 1981). Quand chacun des IP apparaît le même nombre de fois dans la série, il est impossible de prédire le moment exact auquel le stimulus réponse va apparaître à chacun des essais. Toutefois, le passage du temps procure une information sur la prochaine apparition du stimulus; à mesure que

conditiolU1elle que le stimulus réponse soit présenté augmente.

À

ce jour, aucune étude n'a exploré l'impact de la condition physique sur les effets de préparation temporelle telle qu'observée dans les tâches de TR simple.

La majorité des études affirme que ce sont les fonctions exécutives qui sont les plus touchées dans le vieillissement normal et qu'il s'agit également des fonctions qui répondent le mieux à l'entraînement physique. Les études récentes suggèrent que les fonctions exécutives reposent sur plusieurs composantes cognitives élémentaires, soit l'inhibition, la préparation à répondre, la flexibilité, etc. (Stuss et al., 2005) et que ces composantes ne sont pas touchées de façon homogène au cours du vieillissement (Bherer, Belleville & Hudon, 2004). Il est possible que l'impact de la condition physique module différemment les mécanismes exécutifs élémentaires. Aucune étude n'a précisé les composantes des fonctions exécutives qui bénéficient davantage de l'activité physique au cours du vieillissement normal.

De plus, dans la plupart des études, les participants sont majoritairement âgés entre 55 et 80 ans sans que l'on fasse de distinction entre les niveaux d'âge Ueunes-âgés versus âgés-âgés). Comme la santé cardiorespiratoire décline de façon progressive avec l'âge il est permis de croire que les bienfaits de la condition physique ne soient pas de même amplitude selon l'âge des persOlU1es évaluées.

Enfin, un dernier facteur qui demande à être exploré davantage est l'effet d'un programme d'entraînement physique sur la cognition des perSOlU1es âgées en tenant compte du niveau de base de la condition physique des participants. Etnier, Nowell, Landers, & Sibley (2006) suggèrent que la relation entre la condition physique et la cognition diffère en fonction de l'âge et de l'état de santé des pa11icipants, de la méthode utilisée pour mesurer la condition physique, ainsi que de la batterie de tests cognitifs

utilisée. Dans la deuxième étude de cette thèse, le niveau de condition physique des palticipants avant leur engagement dans un programme d'entraînement physique sera pris en compte.

Objectifs

Cette thèse vise à mieux comprendre la relation entre la condition physique, évaluée notamment par la santé cardiorespiratoire, et le vieillissement cognitif, avec un intérêt particulier pour les fonctions exécutives.

Première étude

La première étude proposée a été élaborée pour appolter quelques éléments de réponse aux questions soulevées précédemment en ce qui concerne les effets de la condition physique sur la cognition des aînés. 1) Pour mieux comprendre l'effet de la condition physique sur les différences liées à l'âge observées dans les tâches de type temps de réponse et le rôle potentiel des processus exécutifs préparatoires, des aînés de différents niveaux de condition physique seront comparés à une tâche classique de préparation à répondre. 2) Afin de mieux documenter quels sont les mécanismes potentiellement protégés par une meilleure condition physique, des tests neuropsychologiques permettant d'isoler la contribution de différents mécanismes élémentaires (inhibition, flexibilité, alternance, etc.) seront utilisées. 3) Afin d'évaluer si, chez les personnes âgées, l'impact de la condition physique sur la cognition varie selon l'âge des participants, les aînés de moins de 70 ans et ceux de 70 ans et plus seront comparés. Ainsi, il sera permis d'évaluer si la relation entre la santé cardiorespiratoire et la cognition s'accentue, diminue ou reste stable avec l'avancement en âge.